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卤系阻燃剂阻燃机理

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-10-29 13:03:40
单独使用卤系阻燃剂时﹐主要在气相中延缓或者阻止聚合物的燃烧。卤系阻燃剂阻燃机理是卤系阻燃剂在高温下分解生成卤化氢﹐可作为自由基终止剂捕捉聚合物燃烧链式中的活性自由基OH.﹑O.﹑H.,生成活性较低的卤素自由基﹐从而减弱或终止气相燃烧中的链式反应达到阻燃的目的。

卤系阻燃剂阻燃机理:HX+H.→H2+X.  HX+O.→OH+X.   2H.+ZnMoO4→ZnO+Mo4+O2+H2O  卤系阻燃剂阻燃机理:卤化氯还能稀释空气中的氧﹐覆盖于材料表面阻隔空气﹐使材料的燃烧速度降低。卤系阻燃剂与氧化锑具有显著的协同作用。卤化氢与氧化锑反应生成卤化锑﹐其是决定阻燃作用的关键因素。

卤化锑具有优异的阻燃作用表现如下﹕1.卤—氧化锑为分解为吸热反应﹐可降低聚合物的燃烧温度和分解速度﹔2. 卤化锑蒸气能较长时间停留在气相中﹐有效稀释可燃性气体。同时覆盖在聚合物表面﹐可隔热﹑隔氧﹔3.液态及固态卤化锑微粒的表面效应可降低火焰能量﹔4.在火焰下层的固态或熔融态聚合物中﹐卤化锑能促进成炭反应﹐相对减缓聚合物分解生成可燃性气体的速度﹐同时生成的炭层又可将聚合物封闭﹐阻止可燃性气体逸出和进入燃烧区﹔5.三卤化锑在燃烧区可捕捉气相中维持燃烧链式反应的活性自由基﹐改变气相燃烧的反应模式﹐减少反应热而使火焰猝灭。五溴苯与氧化锑的比例在(1—3)﹕1的范围内阻燃效果最好。

燃烧温度对聚合物的燃烧过程有着明显的影响﹐燃烧温度越高﹐聚合物燃烧的速度就越快﹐释放出的热量也越多。实际上聚合物的燃烧速度还受氧气扩散速度的控制。

聚合物的着火温度对燃烧也起着至关重要的作用。聚合物的燃烧依赖于热分解产生的可燃性气体﹐可燃性气体的着火温度受燃烧活化能的制约﹐因此可燃性气体的着火温度与其化学结构之间并不存在对应关系。

聚合物的稳定燃烧主要依靠释放出的热量(燃烧热)来维持﹐若燃烧热向周围的散失大于燃烧释放出的热量﹐则一旦撤去热源﹐燃烧就难于维持下去﹐反之燃烧进一步加剧。如果两者达到平衡则进入稳定燃烧状态。


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聚合物的燃烧需要有充足的氧气﹐否则燃烧就不能发生或难于维持稳定的燃烧﹐并产生大量未充分燃烧的烟尘。不同分子结构的材料﹐燃烧时要求的氧气浓度也不同。实际应用是﹐不少氧指数大于21的材料﹐在空气中燃烧而不能自熄。因此通常讲的阻燃并具有自熄性的材料氧指数至少大于27。

聚合物燃烧时不仅释放出大量的热能﹐而且常常产生大量的渐尘及有毒气体。烟雾中既有黑烟也有白烟﹐有的刺激性很大。烟雾中含炭微粒越多﹐颜色越深﹔含HCL﹑氰化氢﹑氨等成分越多﹐刺激性越大。

抑制聚合物燃烧烟雾方法主要有物理方法和化学方法。物理方法重要有隔热﹑降温﹑其实质是抑制聚合物的燃烧。由于抑制燃烧便抑制了烟雾的产生﹔化学法则是采取添加“抑烟剂”的方法﹐根据其作用原理可分为吸咐型和反应型两种。

吸咐型使分解或燃烧生成的炭质或石墨状微粒不至扩散在空间形成烟雾。反应型则通过催化分解或燃烧的反应模式﹐改变聚合物燃烧时的产物组成﹐从而达到抑制烟雾的目的。碳酸钙﹑氢氧化镁﹑氢氧化铝等都具有抑烟作用。碳酸钙的抑烟作用主要是捕捉烟雾中的氯化氢气体﹐使之生成稳定的氯化钙而残留于燃烧后的炭化层中。

聚合物的燃烧是一个非常复杂的过程﹐燃烧产物随着聚合物的组成﹑燃烧条件﹑阻燃体系的不同而不同﹐燃烧过程随着外界因素的变化而变化。故产生的毒性各种各样。

阻燃剂的作用机理比较复杂﹐相同的阻燃剂在不同的聚合物中的阻燃机理有时也存在一定的差异。

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